Изобретено новое покрытие двойного действия для предотвращения бактериального загрязнения свежих продуктов

Исследователи Texas A&M создали покрытие, которое можно наносить на такие поверхности, как конвейерные ленты и сборные ковши. В течение их пути от открытых полей до продуктовых витрин в продуктовых магазинах свежие овощи и фрукты иногда могут быть загрязнены микроорганизмами. Эти продукты могут затем испортить другие продукты, распространяя загрязнение дальше и увеличивая количество продуктов питания, которые могут вызвать заболевания.

Чтобы предотвратить перекрестное загрязнение между свежими продуктами, исследователи из Техасского университета A&M создали покрытие, которое можно наносить на поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами, такие как конвейерные ленты, ролики и ведра для сбора. Помимо того, что они являются бактерицидными, исследователи разработали их покрытие, которое должно быть чрезвычайно водоотталкивающим. Исследователи говорят, что без воды бактерии не могут прилипать или размножаться на поверхностях, тем самым резко ограничивая загрязнение от одного продукта к другому.

«Потребление загрязненных сырых продуктов приводит к тому, что ежегодно люди заболевают, поэтому загрязнение пищевых продуктов — это не только серьезная проблема для здоровья, но и серьезное экономическое бремя», — сказал Мустафа Акбулут, доцент кафедры химического машиностроения Арти Макферрин. «В нашем исследовании мы показываем, что наше новое двойное покрытие, способное как отталкивать, так и убивать бактерии, может значительно уменьшить распространение бактерий, предотвращая перекрестное загрязнение».

Пищевые заболевания могут быть вызваны целым роем патогенных микроорганизмов, которые включают в себя множество штаммов вирусов и бактерий. Чтобы вылечить любую инфекцию после сбора урожая, свежие продукты обычно промывают, а затем дезинфицируют сильными противомикробными средствами, такими как перекись водорода или уксусная кислота.

Тем не менее, бактерии все еще могут остаться невредимыми, если им удастся спрятаться в труднодоступных местах на кожуре фруктов и овощей. Кроме того, если количество бактерий достаточно велико, они могут образовывать защитные оболочки, называемые биопленками, которые дополнительно защищают их от действия дезинфицирующих средств.

Загрязненные продукты могут распространять болезнетворные микроорганизмы либо непосредственно, касаясь других продуктов питания, либо косвенно, через поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами. В настоящее время существует несколько способов предотвращения косвенной передачи, начиная от антимикробных поверхностных покрытий и заканчивая противообрастающими полимерными поверхностями, которые действуют как пружины, отталкивая бактерии. Но исследователи говорят, что эти подходы, хотя и эффективные на первый взгляд, со временем могут потерять свое действие по ряду причин.

Чтобы преодолеть препятствия, создаваемые современными технологиями, Акбулут и его команда приступили к созданию антимикробного поверхностного покрытия, которое также является чрезвычайно гидрофобным. Они отметили, что водоотталкивающие свойства покрытия могут помочь поверхностям, контактирующим с пищевыми продуктами, гораздо дольше сохранять свое бактерицидное действие.

«Большинство бактерий могут выживать только в водной среде», — сказал Акбулут. «Если поверхности супергидрофобные, то вода, а вместе с ней и большая часть бактерий, будут отталкиваться. При меньшем количестве бактерий расходуется меньшее количество бактерицидов, что увеличивает общий срок службы покрытия».

Чтобы сделать покрытие двойного назначения, Акбулут и его команда начали с алюминиевого листа, металла, широко используемого в пищевой промышленности для контактных поверхностей. На поверхность металла они химически прикрепили тонкий слой соединения, называемого диоксидом кремния, используя высокую температуру. Затем, используя этот слой в качестве субстрата, они добавили смесь кремнезема и встречающегося в природе бактерицидного белка, обнаруженного в слезах, и яичного белка, называемого лизоцимом.

Вместе слой кремнезема-алюминия, связанный с слоем кремнезема-лизоцима, давал покрытие, которое имело грубую текстуру, если смотреть в микроскопических масштабах. Исследователи отметили, что эта субмикроскопическая шероховатость или крошечные неровности и трещины на покрытии являются ключом к супергидрофобности.

«В общем, если вы увеличиваете шероховатость, гидрофобность материала увеличивается, но есть предел», — сказал Шухао Лю, аспирант инженерного колледжа и основной автор исследования. «Если покрытие слишком шероховатое, бактерии снова могут прятаться за щели и загрязнять. Таким образом, мы изменили пропорцию кремнезема и лизоцима, чтобы шероховатость дала наилучшую гидрофобность без ущерба для общей функции покрытия».

Когда их супергидрофобное покрытие с инфузией лизоцима было точно настроено и готово, исследователи проверили, эффективно ли оно для сдерживания роста двух штаммов болезнетворных бактерий, Salmonella typhimurium и Listeria innocua. При осмотре они обнаружили, что количество бактерий на этих поверхностях было на 99,99% меньше, чем на голых поверхностях.

Несмотря на высокую эффективность их покрытия в предотвращении распространения бактерий, исследователи заявили, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, работает ли покрытие одинаково хорошо для уменьшения перекрестного заражения вирусом. Хотя они были более долговечными, чем другие покрытия, они отметили, что их покрытие необходимо будет повторно наносить после определенного количества использования. Таким образом, в качестве следующего шага Акбулут и его команда работают над созданием более стойких, двойных функциональных покрытий.

Источник

Метки: бактерии, продукты питания